JP2018025439A - 外観検査方法および外観検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外観検査装置100は、検査対象物の平坦な検査面Kに対して光源10Aからの光を拡散光として照明装置10によって照射し、検査面をカメラ20によって撮影する。検査面上の任意の位置とカメラとを結ぶ直線と、当該位置における検査面の垂線との成す角度を角度θとすると、カメラと光源とは、検査面上のどの位置であっても、当該位置における角度θと当該位置に対する拡散光の入射角αとがθ≠αを満たす位置関係で配置されている。
【選択図】図1
Description
角度θ:検査面上の任意の位置と撮影装置とを結ぶ直線と、当該位置における検査面の垂線との成す角度
照明装置によって拡散光が照射されている平坦な検査面を、検査面上の全ての位置において当該位置における角度θが当該点に対する拡散光の入射角と一致しない位置から撮影装置によって撮影することによって、検査面で鏡面反射した反射光が撮影装置に入射することが防止される。そのため、検査面から撮影装置に入射する光のうちの拡散反射して入射する反射光の割合を高くすることができる。その結果、シューマークと呼ばれる、製造工程のうちの主に表面研磨の工程において表面に研磨屑などの異物が接触することなどによって生じる表面粗さの違いによって拡散反射して入射する光量に領域ごとの差異が生じる場合に、その差異の、撮影装置に入射する光量全体に対する割合を大きくすることができる。それによって、撮影装置による撮影画像における表面粗さの違いに基づいた色の濃淡のコントラストが大きくなる。そのため、撮影画像における色の濃淡に基づいて、検査面に存在するシューマークなどの表面粗さの違いを高精度に検出することができる。
撮影装置と光源とが第1の位置関係で配置されていることによって、検査面で鏡面反射した反射光が撮影装置に入射することが防止される。そのため、検査面から撮影装置に入射する光のうちの拡散反射して入射する反射光の割合を高くすることができる。その結果、シューマークなどの表面粗さの違いによって拡散反射して入射する光量に領域ごとの差異が生じる場合に、その差異の、撮影装置に入射する光量全体に対する割合を大きくすることができる。それによって、撮影装置による撮影画像における表面粗さの違いに基づいた色の濃淡のコントラストが大きくなる。そのため、撮影画像における色の濃淡に基づいて、検査面に存在するシューマークなどの表面粗さの違いを高精度に検出することができる。
撮影装置と光源とが第2の位置関係で配置されていることによって、照明装置によって拡散光が照射されている検査面から鏡面反射した反射光が撮影装置に入射する。そのため、検査面に傷などの凹凸のある領域で鏡面反射して撮影装置に入射する反射光の光量が、凹凸のない領域で鏡面反射して撮影装置に入力する反射光の光量よりも少なくなる。これによって、撮影画像における色の濃淡に基づいて検査面に存在する傷などの凹凸を検出することができる。さらに、撮影装置と光源との位置関係を第1の位置関係と第2の位置関係とに変化させることができるため、検査面に存在するシューマークなどの表面粗さの違いと、傷などの凹凸との両方を、異なる外観検査装置を使い分けることなく同じ外観検査装置によって検査することができる。
これにより、転がり軸受の外輪および内輪の端面を検査面とした外観検査の精度を向上させることができる。
<全体構成>
本実施の形態にかかる外観検査装置100は、表面が高反射率である、つまり表面が光沢を有する工業製品の外観検査を行う。外観検査装置100による検査対象物は、たとえば転がり軸受である。以降の説明では、外観検査装置100が転がり軸受の外輪および/または内輪の、当該転がり軸受の回転軸に直交する端面(以下、単に端面という)に含まれる検査面を検査するものとする。なお、外観検査装置100による外観検査の対象物となる転がり軸受300は、外輪301、内輪302、複数の転動体303、および保持器304を有している。
外観検査装置100は、検査面Kに照明装置10によって拡散光を照射する。そして、検査面Kで反射してカメラ20に入射した光量に基づいて、検査面Kの欠陥の有無を検査する。外観検査装置100の検査する検査面Kの欠陥は、たとえば、(1)シューマークと呼ばれる、製造工程のうちの主に表面研磨の工程において表面に研磨屑などの異物が接触することによって生じる表面粗さの違いや、(2)製造後に表面に物体が接触することによって生じる傷(擦り傷、打ち傷等)などの凹凸である。表面が研磨されたり、コーティングされたりすることによって光沢を有する工業製品は、表面での反射率が高い。転がり軸受300も表面が研磨されるため、反射率が高い。検査面Kに上記欠陥を有する範囲と有さない範囲とがある場合、各範囲からの反射量が異なる。そこで、外観検査装置100はこの反射量の差異を利用して、検査面Kからの反射量に基づいて検査面Kの欠陥の有無を検査する。
外観検査装置100におけるカメラ20と照明装置10との位置関係を、図3を用いて説明する。図3は、外観検査装置100の要部を示す概略平面図である。
従来の外観検査装置による検査結果と比較して本実施の形態にかかる外観検査装置100による外観検査の効果を確認する。図8は、比較に用いた従来の外観検査装置の構成の概略図である。図9は、検査結果として従来の外観検査装置で撮影された撮影画像である。図9の撮影画像は、図7の撮影画像と同じ転がり軸受を被写体とし、同じ面を検査面Kとして撮影されたものである。
なお、上の例ではカメラ20の位置を固定し、照明装置10を移動装置30によって移動させることによって、カメラ20と光源10Aとの位置関係を異ならせるものとしている。しかしながら、上記位置関係を異ならせるためには、カメラ20と照明装置10との少なくとも一方を移動させればよい。そのため、照明装置10のみを移動させる構成には限定されない。他の例として、カメラ20が移動装置30によってy方向に移動可能であってもよい。この場合、カメラ20は、移動装置30によって第1の位置と第2の位置とを移動可能とする。第1の位置は光源10Aとの位置関係が第1の位置関係となるカメラ20の位置である。第2の位置は光源10Aとの位置関係が第2の位置関係となるカメラ20の位置である。
上の例では、カメラ20を転がり軸受300の中心軸Cを含む直線上に、−y方向に向けて配置するものとしている。これにより、転がり軸受300の端面全体が撮影範囲に収まる面積である場合には、一度で検査面Kである転がり軸受300の+y方向を向いた端面全体をバランスよく(端面が撮影画像の中央に位置するように)撮影することができる。しかしながら、光源10Aとの位置関係が第1の位置関係または第2の位置関係となる位置であり、かつ、検査面Kを撮影範囲とする位置であればいずれの位置であってもよい。
上の例では、光源10Aが転がり軸受300の中心軸Cを含む直線に含まれる点を中心とし、転がり軸受300の端面に平行な面に含まれるリング状であるものとしている。これにより、照明装置10がカメラ20の撮影範囲に入り込む可能性や、カメラ20の影が撮影範囲に入り込む可能性を低くすることができる。その結果、照明装置10とカメラ20との配置の自由度を大きくすることができる。
Claims (4)
- 平坦な検査面を撮影装置によって撮影して得られる撮影画像を用いる、前記検査対象物の外観検査方法であって、
照明装置によって、光源からの光を拡散光として前記検査面に照射するステップと、
前記拡散光が照射されている前記検査面を、前記検査面上の全ての位置において当該位置における下記の角度θが当該位置に対する前記拡散光の入射角と一致しない方向から、前記撮影装置によって撮影するステップと、を備える、外観検査方法。
角度θ:前記検査面上の任意の位置と前記撮影装置とを結ぶ直線と、当該位置における前記検査面の垂線との成す角度 - 検査対象物の平坦な検査面を撮影する撮影装置と、
光源からの光を拡散光として前記検査面に照射する照明装置と、を備え、
前記撮影装置と前記光源とは、前記検査面上の全ての位置において、当該位置における下記の角度θと当該位置に対する前記拡散光の入射角αとがθ≠αを満たす、第1の位置関係で配置されている、外観検査装置。
角度θ:前記検査面上の任意の位置と前記撮影装置とを結ぶ直線と、当該位置における前記検査面の垂線との成す角度 - 前記撮影装置と前記光源との少なくとも一方を移動させて、前記撮影装置と前記光源との位置関係を前記第1の位置関係と第2の位置関係との間で変化させる移動部をさらに備え、
前記第2の位置関係は、前記検査面上のいずれかの位置において、当該位置における前記角度θと当該位置に対する前記拡散光の入射角αとがθ=αを満たす位置関係である、請求項2に記載の外観検査装置。 - 前記検査対象物は、内輪および外輪を含む転がり軸受であって、
前記検査面は前記外輪および前記内輪の、前記転がり軸受の回転軸に直交する端面であって、
前記撮影装置は、前記回転軸に沿って配置され、
前記光源は、前記回転軸上に位置する点を中心とした、リング状の光源である、請求項2または請求項3に記載の外観検査装置。
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